Inter News Service Agencia de Noticias
Por Rafael Santiago Medina
San Juan, 25 oct (INS).- La recolección de energía ambiental (Energy Harvesting) funciona aprovechando pequeñas cantidades ínfimas de energía ambiental. De no utilizarse estas energías existentes en nuestro entorno ambiental, como ha pasado hasta el momento, se disipa o desperdicia en forma de calor, vibración, luz y otras fuentes energéticas.
De forma agregada y constante en el tiempo, estas pequeñas cantidades de energía pueden acabar siendo suficientes para alimentar dispositivos eléctricos o electrónicos que cumplan con funcionalidades importantes para las personas y la industria.
El método de captación de energía ambiental, conocido en inglés como “Energy Harvesting”, es una tecnología que se encuentra todavía en una etapa incipiente. Por lo tanto, no puede considerarse una respuesta a los problemas energéticos. Sin embargo, es muy prometedor cuando se trata de alimentar dispositivos electrónicos de bajo consumo que, por su aplicación, pueden trabajar de forma totalmente inalámbrica.
Con el mercado de la tecnología de Internet de las Cosas (IoT) en rápida expansión, ello implica un enorme potencial para esta tecnología. Las comunicaciones inalámbricas eliminan la necesidad de cables para utilizar el equipo, pero la energía tiene que llegarle al equipo de alguna manera. Con el Energy Harvesting, incluso pueden elaborarse sistemas con consumos relativamente importantes, sin cables para hacerles llegar energía, sin pilas y sin baterías.
En cualquier momento y lugar donde nos encontremos, hay energía a nuestro alrededor que podría llegar a ser canalizada y utilizada. Por ejemplo, dada la preponderancia de la electrónica y los dispositivos móviles, estamos constantemente bañados en un océano de ondas de radio y señales Wi-Fi, que contienen una cantidad de energía intrínseca.
Nuestro entorno está plagado de energía potencialmente utilizable, que podría alimentar sistemas si se aprovechara y/o almacena correctamente. De hecho, las ondas electromagnéticas representan solo una forma de energía ambiental; además tenemos energía en forma de luz, calor, sonido, movimiento o vibración.
Existen muchos tipos diferentes de tecnologías de Energy Harvesting. Sin embargo, todos los sistemas de captación de energía, en su forma más simple, constan de tres componentes principales, además de una fuente de energía:
Está el transductor/recolector: esta es la parte del sistema que convierte la energía ambiental de la fuente en energía eléctrica.
Se conoce ya, también, el circuito de interfaz: que extrae la máxima cantidad posible de energía del transductor y hace que la energía sea adecuada para su uso, acondicionándola en una forma idónea para la aplicación deseada.
Existe, además, lo que se conoce como carga. La carga es la parte del sistema que podría incluir dispositivos electrónicos que consumen la energía recolectada (como chips, circuitos, actuadores o sensores) o componentes de almacenamiento de energía, como condensadores, supercondensadores y otros.
Estas son algunas fuentes comunes de energía ambiental: energía luminosa, energía cinética (vibraciones, estrés mecánico, etcétera), energía térmica y energía de radiofrecuencia (RF, ondas electromagnéticas).
Además de la ya conocida energía solar, que se obtiene habitualmente mediante células fotovoltaicas, también existe la energía cinética, que se obtiene mediante transductores piezoeléctricos.
Los transductores piezoeléctricos producen electricidad a partir de energía cinética en forma de vibraciones, sonidos o movimientos. El transductor convierte la energía cinética en una corriente alterna, que luego se acondiciona en una forma adecuada y se almacena en una batería, condensador o supercondensador. Algunos ejemplos de recolección piezoeléctrica:
Sensores de presión en neumáticos de automóviles: los sensores de recolección de energía piezoeléctricos están instalados dentro de los neumáticos de los automóviles. Controlan la presión de aire en los neumáticos y transmiten esta información al tablero.
Se experimenta, asimismo, con unidades de control remoto sin batería: unidades de control remoto donde los transductores piezoeléctricos convierten la fuerza de los botones que se presionan en energía que alimenta la señal de infrarrojos del control remoto.
Se desarrolla nueva tecnología energética, al mismo tiempo, con las baldosas piezoeléctricas. Pavimentos revestidos con baldosas piezoeléctricas que convierten la energía cinética de los pasos de los peatones en energía eléctrica utilizable, que luego se emplea para alimentar cualquier número de aplicaciones como pantallas y sistemas de venta de entradas.
Por otro lado, la recolección de energía termoeléctrica se basa en un principio llamado efecto Seebeck, que se refiere al fenómeno en el que una diferencia de temperatura en la unión entre dos semiconductores/conductores da lugar a un voltaje.
Un sistema de recolección termoeléctrica consta de un generador termoeléctrico que tiene, a su vez, varios termopares que están conectados en serie a una fuente de calor común. Esta fuente de calor podría ser un calentador de agua, un motor, un panel solar, etcétera. La cantidad de energía generada es directamente proporcional a la diferencia de temperatura, así como al tamaño del generador.
La recolección termoeléctrica encuentra aplicación en la alimentación de nodos de sensores inalámbricos en entornos industriales y otros entornos de alta temperatura donde se pierden grandes cantidades de calor en procesos de transformación energética.
Científicos han ido adelantando, además, la energía de radiofrecuencia, que está literalmente conviviendo con nosotros las 24 horas del día a nuestro alrededor. Las ondas de RF se transmiten constantemente al medio ambiente a través de teléfonos móviles, emisoras de radio, televisión y otros dispositivos electrónicos que se han convertido en una parte indispensable de nuestras vidas.
La tecnología de recolección de energía de RF es muy prometedora y la razón de su atractivo masivo es muy simple: en un mundo donde el número de transmisores de radio está aumentando a un ritmo desmesurado, las ondas de RF representan esencialmente “energía libre” que espera ser aprovechada.
El Harvesting de radiofrecuencia tiene una serie de aplicaciones potenciales: a corta distancia de un transmisor, la energía de las ondas electromagnéticas se puede utilizar en dispositivos de baja potencia como etiquetas o “tags” RFID, sensores médicos portátiles sin batería y para cargar de forma inalámbrica productos electrónicos de consumo de baja potencia.
Y en un rango más largo, podría haber una serie de otras aplicaciones, como la automatización de edificios, el monitoreo estructural y el control industrial. INS
rsm/aa
